专利名称：光学式位置检测装置、手装置及触摸面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及对位于透光部件的一面侧的对象物体的位置进行检测的光学式位置 检测装置、以及具备该光学式位置检测装置的手装置及触摸面板。
背景技术：
在搭载于机械手臂(robot arm)的手(hand)装置等中，使用了对对象物体的位置 进行检测的光学式位置装置，对以光学方式测出了对象物体与手的相对位置的结果进行反 馈。作为该光学式位置检测装置，以往提出了一种使用摄像元件的方案(参照专利文献1、 2)。然而，使用了摄像元件的光学式位置检测装置价格昂贵，且对于摄像结果的图像处理需 花费较长时间。而且，无法根据摄像元件的摄像结果，检测出手把持对象物体时的强度。另一方面，提出了 一种根据光传播介质在承受了由对象物体施加的压缩应力时的 特性变化，以光学方式检测出压缩应力的技术(专利文献幻。更具体而言，在光传播介质 (透光部件)中，从与对象物体所处的第1面侧相反一侧的第2面侧向对象物体射出检测 光，通过对被对象物体反射后射透到透光部件的第2面侧的检测光进行检测，来检测压缩 应力。根据该技术，与使用了摄像元件的情况不同，能够用比较简单的构成检测出手把持对 象物体时的强度。专利文献1日本特开2009-66678号公报专利文献2国际公开WO 02/18893 Al专利文献3日本特开2007-71564号公报然而，在专利文献3所记载的技术中，当对象物体压入光传播介质时，无论是否检 测来自对象物体的反射光，对象物体与光传播介质的界面状态都不稳定。因此，在专利文献 3记载的技术中，当对象物体压入光传播介质(透光部件)时，存在无法正确检测出对象物 体的下陷深度(对象物体相对于透光部件的相对位置)这一问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的课题在于，提供一种能够以光学方式正确检测出对象物 体压入透光部件时的下陷深度的光学式位置检测装置、以及具备该光学式位置检测装置的 手装置及触摸面板。为了解决上述课题，本发明涉及的光学式位置检测装置，用于检测位于透光部件 的第1面侧的对象物体的位置，其特征在于，上述透光部件的上述第1面具备弹性及对于上 述对象物体的吸附性，设置有从上述透光部件中与上述第1面侧相反侧的第2面侧，向该 透光部件射出检测光的光源装置；对被位于上述第1面侧的上述对象物体反射后透射到上 述透光部件的上述第2面侧的上述检测光进行检测的光检测器；和根据上述对象物体压入 上述第1面时的上述光检测器的受光强度，检测出该对象物体相对于上述透光部件的下陷 深度的位置检测部。在本发明中，光源装置从透光部件中与对象物体位于的第1面侧相反侧的第2面侧射出检测光，利用光检测器检测被对象物体反射后透射到透光部件的第2面侧的检测 光。这里，透光部件的第1面具备弹性，当对象物体压入透光部件的第1面时，透光部件被 压缩而厚度减薄。而且，传播特性因透光部件的材质而发生变化。因此，根据对象物体压 入透光部件的第1面时的光检测器中的受光结果，能够检测出对象物体的下陷深度(下陷 量)。另外，由于透光部件的第1面具备对于对象物体的吸附性，所以当对象物体按压透光 部件的第1面时，透光部件的第1面吸附于对象物体，对象物体与第1面的界面处于稳定的 状态。因此，检测光在对象物体与第1面的界面稳定地反射，被光检测器受光。从而，能够 以光学方式准确地检测出对象物体相对于透光部件的下陷深度(相对位置)。在本发明中，优选上述光源装置相对于上述透光部件在上述第1面侧的空间形成 强度在上述第1面的法线方向上发生变化的分离距离检测用光强度分布，上述位置检测部 检测出与上述光检测器的受光强度及上述分离距离检测用光强度分布对应的位置，作为上 述对象物体与上述透光部件的分离距离。由于形成于透光部件的第1面侧的分离距离检测 用光强度分布在距离透光部件的分离距离与强度之间具有一定的关系，所以只要预先把握 距离透光部件的分离距离与检测光的强度的关系，便可以使用共通的光检测器检测出对象 物体与透光部件的分离距离。在本发明中，优选上述位置检测部在上述光检测器的受光强度从上述分离距离检 测用光强度分布偏离时，判定为上述对象物体与上述透光部件接触。而且，当对象物体与透 光部件的第1面接触时，由于不会引发检测光的边界反射，所以光检测器的受光强度成为 大幅偏离分离距离检测用光强度分布的值。因此，能够使用公共的光检测器，将光检测器检 测到的强度成为大幅偏离分离距离检测用光强度分布的值时，判定为上述对象物体与上述 透光部件接触的位置。另外，在本发明中，由于透光部件的第1面具备相对于对象物体的吸 附性，所以在对象物体与透光部件的第1面接触时，透光部件的第1面吸附于对象物体，可 明确地切换成对象物体与透光部件接近的状态、和对象物体与透光部件接触的状态。因此， 当对象物体与透光部件接触时，光检测器检测出的检测光的强度被急速切换。从而，位置检 测部能够准确判定对象物体与透光部件接触的情况。在本发明中，优选上述透光部件的上述第1面由硅树脂或硅酮橡胶构成。当上述 透光部件的上述第1面由硅树脂或硅酮橡胶构成时，能够容易地实现透光部件的第1面具 有弹性以及相对于对象物体的吸附性的构成。在本发明中，优选上述检测用光源部具备射出上述检测光的发光二极管。如此构 成，能够紧凑且廉价地形成检测用光源部。在本发明中，优选上述光检测器由光电二极管或光电晶体管构成。如此构成，能够 紧凑且廉价地形成光检测器。在本发明中，优选上述光源装置从上述第2面侧射出上述检测光，形成强度在沿 着上述第1面的面内方向发生变化的面内位置检测用光强度分布，上述位置检测部检测出 与上述光检测器的受光强度及上述面内位置检测用光强度分布对应的位置，作为上述对象 物体在上述面内方向的位置。由此，能够使用公共的光检测器，检测出对象物体的面内方向 的位置。应用了本发明的光学式位置检测装置能够在把持对象物体的手装置中使用，该情 况下，手装置具备把持上述对象物体的手，并且在该手中把持上述对象物体时与该对象物体接触的面上具备上述透光部件。另外，应用了本发明的光学式位置检测装置能够作为触摸面板使用，该情况下，只 要采用具备由上述透光部件的上述第1面构成的输入面的构成即可。
图1是示意地表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置的主要部分 的说明图。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置的整体构成的说明 图。图3是示意地表示在本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中，对象 物体与透光部件接触的状态等的说明图。图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中，对透光部件 与对象物体的分离距离进行检测的原理的说明图。图5是表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中的信号处理内容 的说明图。图6是表示在本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中使用的X坐标 检测的原理的说明图。图7是示意地表示本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置的主要部分 的说明图。图8是表示本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置的整体构成的说明 图。图9是在本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置中，从各个发光元件 射出的位置检测光的说明图。图10是表示在本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置中，利用从发光 元件射出的位置检测光形成了坐标检测用的强度分布的样子的说明图。图11是将应用了本发明的光学式位置检测装置作为触感传感器而设置到手装置 的机械手臂的说明图。图12是示意地表示将应用了本发明的光学式位置检测装置设置为触摸面板的带 位置检测功能的投影型显示装置的构成的说明图。符号说明10-光学式位置检测装置；IOR-检测区域；11-光源装置；12、12A、12B、 12C、12D-位置检测用发光元件；12R-参照用发光元件；30-光检测器；40-透光部件；41-第 1面；42-第2面；50-位置检测部；51-X坐标检测部；52-Y坐标检测部；53-分离距离检 测部；54-接触判定部；56-下陷深度检测部；100-带位置检测功能的投影型显示装置； 200-机械手臂；400-手装置。
具体实施例方式接着，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。其中，在以下的说明中，将相 互交叉的轴设为X轴、Y轴及Z轴，将透光部件与对象物体分离的方向设为Z轴方向进行说 明。而且，在以下参照的附图中，将X轴方向的一侧设为Xl侧，将另一侧设为X2侧，将Y轴方向的一侧设为Yl侧，将另一侧设为Y2侧进行表示。[实施方式1](整体构成)图1是示意表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置的主要部分的 说明图，图1(a)、(b)是表示光学式位置检测装置的构成要素的立体配置的说明图、以及光 学式位置检测装置的构成要素的平面配置的说明图。图2是表示本发明的实施方式1所涉 及的光学式位置检测装置的整体构成的说明图。图3是示意地表示在本发明的实施方式 1所涉及的光学式位置检测装置中，对象物体与透光部件接触的状态等的说明图，图3(a)、 (b)是示意表示对象物体与透光部件接触的状态的说明图、以及对象物体按压透光部件的 状态的说明图。在图1及图2中，本方式的光学式位置检测装置10是对位于片状或板状的透光部 件40的第1面41侧的对象物体Ob与透光部件40间的分离距离LZl (参照图2)等进行检 测的光学式传感器装置，作为后述的机械手装置的触感传感器、触摸面板被利用。在进行该检测时，本方式的光学式位置检测置10具备沿着XY平面朝向第1面 41的片状或板状的透光部件40、从透光部件40中与第1面41侧相反侧的第2面42侧射 出检测光L2的光源装置11、和对被对象物体Ob反射而透射到透光部件40的第2面42侧 的反射光L3进行检测的光检测器30。在本方式中，光源装置11具备多个发光元件12，该发光元件12被图2所示的光 源驱动部14驱动。在本方式中，光源装置11具备2个发光元件12A、12B作为多个发光元 件12，该发光元件12A、12B以在X轴方向分离的位置将发光面朝向透光部件40。这里，发 光元件12A、12B由LED (发光二极管)等构成，在本方式中，发光元件12A、12B释放出由红 外光构成的检测光L2a、L2b作为发散光。光检测器30由将受光部31朝向透光部件40的光电二极管、或光电晶体管等构 成，在本方式中，光检测器30是在检测光L2a、L2b的波段具有灵敏度峰值的光电二极管。在 本方式中，光检测器30在透光部件40的第2面42侧，被配置在配置有2个发光元件12A、 12B的位置之间。在如此构成的光学式位置检测装置10中，在透光部件40的第1面41侧的空间 设定了检测区域10R，当光源装置11的发光元件12A、12B同时射出检测光L2a、L2b时，检 测光L2a、L2b如后边参照图4所描述的那样，透过透光部件40在第1面41侧(检测区域 10R)形成强度在第1面41的法线方向(Z轴方向)上发生变化的分离距离检测用光强度 分布L2Zab。在该分离距离检测用光强度分布L2Zab中，强度沿着远离透光部件40的第1 面41的方向单调减少，该变化通过在检测区域IOR这一被限定的空间内对强度分布进行控 制，能够直线性地变化。而且，在分离距离检测用光强度分布L2Zab中，强度在X轴方向上 恒定。因此，在本方式的光学式位置检测装置10中，如后所述，利用该分离距离检测用光强 度分布L2Zab以及光检测器30的检测强度，来检测对象物体Ob与透光部件40与的分离距 离LZl (Z坐标)。而且，在本方式的光学式位置检测装置10中，如图3(a)所示，还对对象物体Ob与 透光部件40接触的状态、即分离距离LZl为0的最近位置进行检测。并且，在本方式的光 学式位置检测装置10中，如图3 (b)所示，还对对象物体Ob从第1面41侧压入透光部件40
6的状态下的下陷深度LZ2(下陷量)进行检测。返回到图2，在本方式中，为了消除外光的影响等，光学式位置检测装置10的光源 装置11还具备朝向光检测器30射出参照光L2r的参照用发光元件12R。参照用发光元件 12R与位置检测用发光元件12(发光元件12A、12B)相同，也由LED(发光二极管)等构成， 发光元件12R释放出由红外光构成的参照光L2r作为发散光。其中，在参照发光元件12R 上设置有遮光罩(未图示)，使得从参照发光元件12R射出的参照光L2r不射入到透光部件 40的第1面41侧(检测区域10R)。在本方式的光学式位置检测装置10中，使用在X轴方向分离的2个发光元件 12 (发光元件12A、12B)，从2个发光元件12 (发光元件12A、12B)射出的检测光L2 (检测光 L2a、L2b)如后所述，透过透光部件40，还在第1面41侧(检测区域10R)形成强度在沿第 1面41的面内方向(X轴方向)上发生变化的面内方向位置检测用光强度分布(X坐标检测 用光强度分布)。该面内方向位置检测用光强度分布中，强度沿着远离发光元件12的位置 的方向单调减少，该变化通过在检测区域IOR这一被限定的空间内控制光量分布，能够直 线性地变化。因此，在本方式的光学式位置检测装置10中，如后所述，利用该面内方向位置 检测光强度分布及光检测器30的检测强度，还对透光部件40的面内方向的位置(X坐标) 进行检测。为了进行该检测动作，在本方式的光学式位置检测装置10中，光源装置11的光源 驱动部14具备驱动发光元件12的光源驱动电路140、和借助光源驱动电路140对多个发 光元件12各自的点亮模式进行控制的光源控制部145。光源驱动电路140具备驱动发光 元件12A的光源驱动电路140a、驱动发光元件12B的光源驱动电路140b、和驱动参照用发 光元件12R的光源驱动电路140r。光源控制部145对光源驱动电路140a、140b、140r全部 进行控制。光检测器30上电连接有位置检测部50，光检测器30的检测结果向位置检测部50 输出。位置检测部50具备具有放大器等的信号处理部55、X坐标检测部51、分离距离检 测部53 (Z坐标检测部)、接触判定部M及下陷深度检测部56 (Z坐标检测部/下陷量检测 部)，光源驱动部14与位置检测部50联动动作，进行后述的位置检测。(透光部件40的构成)在本方式的光学式位置检测装置10中，透光部件40至少其第1面41侧具备弹 性，并且具备对于对象物体Ob的吸附性。在本方式中，作为透光部件40，使用了硅树脂制或 硅酮橡胶制的片或板材，透光部件40整体具备弹性。因此，如图3(a)所示，当对象物体Ob 与透光部件40的第1面41接触时，成为第1面41吸附于对象物体Ob的状态。另外，如图 3(b)所示，当对象物体Ob按压透光部件40的第1面41时，第1面41在吸附于对象物体 Ob的状态下发生下陷。此外，透光部件40也可以不在整体上具备弹性，而仅在第1面41侧具备弹性以及 对于对象物体Ob的吸附性。例如，透光部件40可以是在丙烯酸等树脂板、玻璃板的第1面 41侧形成硅树脂层、硅酮橡胶层的构成。(分离距离检测用光强的分布及分离距离LZl的检测方法)图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中，对透光部件 与对象物体的分离距离进行检测的原理的说明图，图4(a)、(b)是表示检测光的Z轴方向的强度分布的说明图、以及调整检测光的强度分布以使被对象物体Ob反射后的检测光的强 度相等的样子的说明图。在本方式的光学式位置检测装置10中，当在检测光检测期间点亮发光元件12A、 12B时，如图4(a)所示，在透光部件40的第1面41侧(检测区域10R)形成强度在第1 面41的法线方向上单调减少的分离距离检测用光强度分布L2Zab(Z坐标检测用光强度分 布)。本方式中，在分离距离检测用光强度分布L2Zab中，强度随着远离透光部件40的第1 面41而直线降低，且检测光L2的强度在X轴方向上恒定。因此，在检测光检测期间，若在 熄灭参照用发光元件12R，并点亮发光元件12A、12B的状态下，对象物体Ob被配置在检测区 域10R，则检测光L2 (检测光L2a、L2b)被对象物体Ob反射，其反射光L3的一部分被光检 测器30检测出。这里，光检测器30中的检测光L2(检测光L2a、L2b)的受光强度在分离距 离检测用光强度分布L2Zab中，与和对象物体Ob的位置对应的强度具有一定的关系，例如 具有比例关系。与此相对，当在参照光检测期间点亮参照用发光元件12R时，从发光元件12R射出 的参照光L2r被光检测器30检测出其一部分。这里，由于参照光L2r不被对象物体Ob反 射，所以光检测器30中的参照光L2r的受光强度Lr如图4(a)所示，与对象物体Ob的位置 无关，始终恒定。在图4所示的例子中，参照光L2r在光检测器30中的检测强度，与对象物体Ob位 于与第1面41接触之前的位置时光检测器30检测出检测光L2 (检测光L2a、L2b)时的强
度一致。如果使用这样的分离距离检测用光强度分布L2Zab、参照光L2r，则按照以下说明 的方法，可以检测对象物体Ob与透光部件40的分离距离LZl (Z坐标)。例如，在第1方法中，利用图4(a)所示的分离距离检测用光强度分布L2Zab、与光 检测器30中的参照光L2r的受光强度Lr之差。更具体而言，由于分离距离检测用光强度 分布L2Zab成为在Z轴方向预先设定的分布，所以分离距离检测用光强度分布L2Zab、与光 检测器30中的参照光L2r的强度之差，也预先成为设定的函数。因此，分离距离检测部53 只要求出在检测光检测期间形成了分离距离检测用光强度分布L2Zab时的光检测器30中 的检测值LZab、与在参照光检测期间射出了参照光L2r时的光检测器30中的检测值Lr之 差，即可检测出对象物体Ob与透光部件40的第1面41的分离距离LZl (Z坐标)。根据该 方法，即便在检测光L2以外的环境光、例如外光中含有的红外成分入射到光检测器30的情 况下，由于在求出检测值LZab、Lr之差时，环境光中含有的红外成分的强度被抵消，所以环 境光中所含的红外成分也不会对检测精度造成影响。另外，还可以根据点亮发光元件12A 时的检测值、点亮发光元件12B时的检测值、点亮发光元件12R时的检测值Lr之比及/或 差值，来检测对象物体Ob的Z坐标。接着，在第2方法中，是根据按照光检测器30在检测光检测期间的检测值LZab、与 光检测器30在参照光检测期间的检测值Lr相等的方式，对对于位置检测用发光元件12A、 12B的控制量(驱动电流值)和对于参照用发光元件12R的控制量(驱动电流值)进行了 调整时的调整量，来检测对象物体Ob与透光部件40的第1面41的分离距离LZl (Z坐标) 的方法。在该方法中，首先如图4(a)所示，在检测光检测期间，点亮位置检测用发光元件12A、12B，并熄灭参照用发光元件12R，求出形成了分离距离检测用光强度分布L2Zab时的 光检测器30中的检测值LZab。接着，在参照光检测期间，求出熄灭位置检测用发光元件 12A、12B,而点亮参照用发光元件12R时的光检测器30中的检测值Lr。这时，如果形成了分 离距离检测用光强度分布L2Zab时的光检测器30中的检测值LZab、与参照光L2r在光检测 器30中的检测值Lr相等，则可知对象物体Ob位于与第1面41接触之前的位置。与此相对，在形成了分离距离检测用光强度分布L2Zab时的光检测器30中的检测 值LZab、与参照光L2r在光检测器30中的检测值Lr不同的情况下，调整对于位置检测用发 光元件12A、12B的控制量(驱动电流值)和对于参照用发光元件12R的控制量(驱动电流 值)，以使检测值LZab、Lr相等。然后，如图4(b)所示，再次求出在检测光检测期间形成了 分离距离检测用光强度分布L2Zab时的光检测器30中的检测值LZab、和在参照光检测期间 参照光L2r在光检测器30中的检测值Lr。结果，如果形成了分离距离检测用光强度分布L2Zab时的光检测器30中的检测值 LZab、与参照光L2r在光检测器30中的检测值Lr相等、都为值LZabr，则分离距离检测部 53可根据对位置检测用发光元件12A、12B的控制量的调整量Δ L2Zab、与对参照用发光元 件12R的控制量的调整量AL2r之比或差值，检测出对象物体Ob与透光部件40的第1面 41的分离距离LZl (Z坐标)。根据该方法，即便在检测光L2以外的环境光、例如外光中所 含的红外成分入射到光检测器30的情况下，由于在以检测值LZab、Lr相等的方式调整对于 位置检测用发光元件12A、12B、以及参照用发光元件12R的控制量时，环境光中所含的红外 成分的强度被抵消，所以环境光中所含的红外成分不会对检测精度造成影响。另外，上述的 第2方法中，对针对位置检测用发光元件12A、12B的控制量、以及针对参照用发光元件12R 的控制量双方进行了调整，但也可仅调整其中一方。如上所述，当根据光检测器30中的检测结果取得对象物体Ob的Z轴方向的位置 信息时，可采用例如使用微型处理单元(MPU)作为位置检测部50，通过由其执行规定的软 件(动作程序)来进行处理的构成。另外，还可如图5所示，采用由使用了逻辑电路等硬件 的信号处理部来进行处理的构成。(位置检测部50的构成例)图5是表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置10中的信号处理 内容的说明图，图5(a)、(b)分别是本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置10 的位置检测部50的说明图、以及表示位置检测部50的发光强度补偿指令部中的处理内容 的说明图。这里所示的位置检测部50根据以检测光L2(检测光L2a、L2b)在光检测器30 中的检测值LZab、与参照光在光检测器30中的检测值Lr相等的方式，调整了对于位置检测 用发光元件12A、12B的控制量(驱动电流值)和对于参照用发光元件12R的控制量(驱动 电流值)时的调整量，来检测对象物体Ob与透光部件40的第1面41的分离距离LZl (Z坐 标)°如图5(a)所示，在本方式的光学式位置检测装置10中，光源驱动电路140在检测 光检测期间借助可变电阻111对位置检测用发光元件12A、12B施加规定电流值的驱动脉 冲，在参照光检测期间借助可变电阻112及反转电路113对参照用发光元件12R施加规定 电流值的驱动脉冲。因此，光源驱动电路140在检测光检测期间与参照光检测期间，对发光 元件12A、12B与发光元件12R施加逆相的驱动脉冲。而且，在检测光检测期间，形成了分离距离检测用光强度分布L2Zab时的检测光L2被对象物体Ob反射后的光，由公共的光检测 器30接收，并且在参照光检测期间，参照光L2r被公共的光检测器30接收。在光强度信号 生成电路150中，IkQ左右的电阻30r与光检测器30串联电连接，并在它们的两端施加了 偏压电压Vb。在该光强度信号生成电路150中，位置检测部50与光检测器30和电阻30r的连 接点Pl电连接。从光检测器30和电阻30r的连接点Pl输出的检测信号Vc由下式表示Vc = V30/ (V30+ 电阻 30r 的电阻值)V30 光检测器30的等效电阻因此，若对环境光不向光检测器30入射的情况、与环境光入射到光检测器30的情 况进行比较，则在环境光入射到光检测器30情况下，检测信号Vc的电平及振幅较大。位置检测部50大致具备位置检测用信号提取电路190、位置检测用信号分离电 路170、以及发光强度补偿指令电路180。位置检测用信号提取电路190具备由InF左右的电容构成的滤波器192，该滤波器 192作为从由光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的信号中除去直流成分的高通滤波 器发挥功能。因此，利用滤波器192，能够从由光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的 检测信号Vc中，仅提取出在检测光检测期间及参照光检测期间中光检测器30检测出的位 置检测信号Vd。S卩，相对于检测光L2及参照光L2r被调制，由于环境光在某一期间内可看 成为强度恒定，所以能够利用滤波器192除去因环境光引起的低频成分或直流成分。而且，位置检测用信号提取电路190在滤波器192的后段具有具备220kQ左右的 反馈电阻194的加法运算电路193，由滤波器192提取出的位置检测信号Vd被作为叠加于 偏压电压Vb的1/2倍的电压V/2的位置检测信号Vs，向位置检测用信号分离电路170输 出ο位置检测用信号分离电路170具备与在检测光检测期间对发光元件12施加的驱 动脉冲同步地进行开关动作的开关171、比较器172、与比较器172的输入线分别电连接的 电容173。因此，当位置检测信号Vs被输入给位置检测用信号分离电路170时，从位置检测 用信号分离电路170向发光强度补偿指令电路180交替地输出检测光检测期间内的位置检 测信号Vs的实效值Vea、参照光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Veb。发光强度补偿指令电路180对实效值Vea、Veb进行比较，进行图5 (b)所示的处 理，向光源驱动电路140输出控制信号Vf，以使检测光检测期间(第1期间)内的位置检测 信号Vs的实效值Vea、与参照光检测期间(第2期间)内的位置检测信号Vs的实效值Veb 成为同一电平。即，发光强度补偿指令电路180将检测光检测期间内的位置检测信号Vs的 实效值Vea、和参照光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Veb进行比较，当两者相等 时，维持现状的驱动条件。与此相对，当检测光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Vea 比参照光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Veb低时，发光强度补偿指令电路180使 可变电阻111的电阻值降低，来提高检测光检测期间内的来自发光元件12的射出光量。另 外，当参照光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Veb，比检测光检测期间内的位置检 测信号Vs的实效值Vea低时，发光强度补偿指令电路180使可变电阻112的电阻值降低， 来提高参照光检测期间内的射出光量。这样，在光学式位置检测装置10中，由位置检测部50的发光强度补偿指令电路180控制发光元件12的控制量(电流量)，以使检测光检测期间及参照光检测期间内的光 检测器30的检测量相同。因此，由于在发光强度补偿指令电路180中存在检测光检测期间 内的位置检测信号Vs的实效值Vea、与参照光检测期间内的位置检测信号Vs的实效值Veb 为同一电平那样的与对发光元件12的控制量相关的信息，所以只要将该信息作为位置检 测信号Vg输出给分离距离检测部53，分离距离检测部53即可获得对象物体Ob与透光部件 40间的分离距离(Z坐标)。另外，本方式中，在位置检测用信号提取电路190中，滤波器192从由光检测器30 与电阻30ι 的连接点Pl输出的检测信号Vc中除去因环境光引起的直流成分，提取出位置 检测信号Vd。因此，即便在从光检测器30与电阻30r的连接点Pl输出的检测信号Vc中含 有因环境光的红外成分引起的信号成分的情况下，也能够消除该环境光的影响。(接触状态的判定)这样，在本方式中，虽然检测出对象物体Ob与透光部件40的第1面41的分离距 离LZl (Z坐标)，但难以高精度检测出对象物体Ob与透光部件40的第1面41接触的瞬间。 鉴于此，在本方式中，如图3(a)所示，当对象物体Ob与透光部件40的第1面41接触时，对 透光部件40的第1面41成为吸附于对象物体Ob的状态进行检测。即，当对象物体Ob与透光部件40稍微分离时，检测光L2(检测光L2a、L2d)在透 过透光部件40后，被对象物体Ob边界反射，然后射过透光部件40而到达光检测器30。因 此，如果对象物体Ob与透光部件40稍微分离，则光检测器30的检测强度成为沿着图4 (a) 所示的分离距离检测用光强度分布L2Zab的值。该条件在对象物体Ob与透光部件40的第 1面41刚接触之前成立。与此相对，当成为对象物体Ob与透光部件40的第1面41相接、第1面41吸附于 对象物体Ob的状态时，即便检测光L2 (检测光L2a、L2d)在透光部件40内行进而到达对象 物体Ob与透光部件40吸附的区域，也不会引发边界反射，大部分被吸收。因此，当对象物 体Ob与透光部件40的第1面41接触时，如图4(a)中箭头Fl所示，光检测器30中的受光 强度大幅偏离由分离位置检测用光强度分布L2Zab规定的关系，成为极低的值LZ0。因此， 接触判定部M能够将光检测器30检测到的强度成为大幅偏离分离距离检测用光强度分布 L2Zab的值时，判定为对象物体Ob处于与透光部件40接触的位置。并且，在本方式中，透光部件40的第1面41由具有弹性及相对于对象物体Ob的 吸附性的硅树脂构成。因此，当对象物体Ob与透光部件40接触时，透光部件40的第1面 41发生变形而吸附于对象物体Ob。从而，能够明确地切换成对象物体Ob与透光部件40接 近的状态、和对象物体Ob与透光部件40接触的状态。(下陷深度LZ2的检测)并且，在本方式中，如图3(b)所示，还对对象物体Ob从第1面41侧压入透光部件 40的状态下的下陷深度LZ2(下陷量)进行检测。在该下陷深度LZ2的检测中，采用与分离 距离LZl的检测方法同样的原理。更具体而言，如图3(b)所示，当对象物体Ob从第1面41 侧压入透光部件40时，光检测器30中的受光强度如图4 (a)中箭头F2所示那样，与对象物 体Ob的下陷深度LZ2对应变化。例如当对象物体Ob压入透光部件40的第1面41时，透 光部件40被压缩而厚度变�。帽浠蛟龈吖饧觳馄�30中的受光强度的方向起作用。另 外，当对象物体Ob压入透光部件40的第1面41时，透光部件40被压缩使得光传播特性发生变化，该变化朝向降低光检测器30中的受光强度的方向起作用。因此，当对象物体Ob压 入透光部件40的第1面41时，由与透光部件40的厚度变化对应的变化量、和与透光部件 40的光传播特性变化对应的变化量合成光检测器30中的受光强度。因此，光检测器30中 的受光强度因对象物体Ob下陷到透光部件40时的位置(下陷深度LZ》而按图4(a)中箭 头F2所示那样发生变化。图4(a)中表示了与对象物体Ob的下陷深度LZ2连动，光检测器 30中的受光强度直线性降低的情况。对于该下陷深度LZ2，可以按照与参照图4(a)、(b)及图5进行了说明的分离距离 LZl同样的原理来检测。即，在检测光检测期间点亮位置检测用发光元件12A、12B，而熄灭 参照用发光元件12R的状态下，当对象物体Ob按压透光部件40、引起对象物体Ob下陷时， 在透光部件40的第1面41与对象对物Ob边界处，检测光L2 (检测光L2a、L2b)被反射，由 光检测器30检测出该反射光L3的一部分。这里，光检测器30中的检测光L2 (检测光L2a、 L2b)的受光强度与对象物体Ob的下陷深度LZ2对应。与此相对，在参照光检测期间，当熄灭位置检测用发光元件12A、12B而点亮参照 用发光元件12R时，从发光元件12R射出的参照光L2r，其一部分被光检测器30检测。这 里，由于参照光L2r不会被对象物体Ob反射，所以光检测器30中的参照光L2r的受光强度 Lr与对象物体Ob的下陷深度LZ2无关，为恒定。因此，只要预先把握下陷深度LZ2与光检测器30中的检测光L2的受光强度的关 系，下陷深度检测部56便可以根据光检测器30在检测光检测期间的受光强度、以及光检测 器30在参照光检测期间的受光强度，检测出对象物体Ob的下陷深度LZ2。更具体而言，下 陷深度检测部56能够利用在检测对象物体Ob与透光部件40的分离距离LZl (Z坐标)时 说明的第1方法或第2方法，来检测对象物体Ob的下陷深度LZ2。此时，如果利用第1方法 及第2方法，则可以不受外光的影响地检测出下陷深度LZ2。这里，透光部件40的第1面41由具有弹性及对于对象物体Ob的吸附性的硅树脂 或硅酮橡胶构成。因此，在对象物体Ob按压透光部件40的期间中，透光部件40的第1面 41保持着吸附于对象物体Ob的状态下陷。(X坐标的检测)在本方式的光学式位置检测装置10中，由于在X轴方向分离的位置上具备2个发 光元件12(发光元件12A、12B)，所以如果利用发光元件12A形成的光强度分布、与发光元件 12B形成的光强度分布，则可以检测出对象物体Ob的X坐标。鉴于此，参照图6，对光强度 分布的构成及X坐标检测的原理进行说明。图6是表示本发明的实施方式1所涉及的光学式位置检测装置中采用的X坐标检 测的原理的说明图，图6(a)、(b)是表示检测光的X轴方向的强度分布等的说明图、以及调 整检测光的强度分布以使被对象物体Ob反射后的检测光的强度相等的样子的说明图。在本方式的光学式位置检测装置10中，当检测X坐标时，如图6 (a)所示，首先在X 坐标检测用第1期间中，点亮发光元件12A并熄灭发光元件12B，形成从X轴方向的一方侧 Xl向另一方侧X2强度逐渐单调减少的X坐标检测用第1光强度分布L2fe。另外，在X坐 标检测用第2期间中，熄灭发光元件12A并点亮发光元件12B，形成从X轴方向的另一方侧 X2向一方侧Xl强度逐渐单调减少的X坐标检测用第2光强度分布L2)(b。优选在X坐标检 测用第1期间中，形成了从X轴方向的一方侧Xl向另一方侧X2强度逐渐直线减少的X坐标检测用第1光强度分布后，在X坐标检测用第2期间中，形成从X轴方向的另一方 侧X2向一方侧Xl强度逐渐直线减少的X坐标检测用第2光强度分布L2)(b。因此，当在检 测区域IOR配置对象物体Ob时，检测光L2被对象物体Ob反射，由光检测器30检测出其反 射光的一部分。这里，如果将在X坐标检测用第1期间形成的X坐标检测用第1光强度分 布、及在X坐标检测用第2期间形成的X坐标检测用第2光强度分布L2)(b，作为预先 设定好的分布，则能够利用以下的方法等，由X坐标检测部51根据光检测器30中的检测结 果，检测出对象物体Ob的X坐标。例如在第1方法中，利用图6 (a)所示的X坐标检测用第1光强度分布L2)(a、与X 坐标检测用第2光强度分布L2)(b之差。更具体而言，由于X坐标检测用第1光强度分布 L2Xa及X坐标检测用第2光强度分布L2)(b成为预先设定好的分布，所以X坐标检测用第1 光强度分布与X坐标检测用第2光强度分布L2)(b之差也成为预先设定好的函数。因 此，只要求出在X坐标检测用第1期间中形成了 X坐标检测用第1光强度分布时的光 检测器30中的检测值LXa、与在X坐标检测用第2期间中形成了 X坐标检测用第2光强度 分布L2)(b时的光检测器30中的检测值LXb之差，便可检测出对象物体Ob的X坐标。根据 该方法，即便在检测光L2以外的环境光、例如外光中所含的红外成分入射到光检测器30的 情况下，当求解检测值LXa、LXb之差时，由于环境光中所含的红外成分的强度被抵消，所以 环境光中所含的红外成分也不会对检测精度造成影响。此外，还能够根据检测值LXa、LXb 之比，来检测对象物体Ob的X坐标。接着，在第2方法中，是根据按照在X坐标检测用第1期间中形成了 X坐标检测用 第1光强度分布L2)(a时的光检测器30中的检测值LXa、与在X坐标检测用第2期间中形 成了 X坐标检测用第2光强度分布L2)(b时的光检测器30中的检测值LXb相等的方式，调 整了对发光元件12的控制量(驱动电流)时的调整量，检测对象物体Ob的X坐标的方法。 该方法能够在图6 (a)所示的X坐标检测用第1光强度分布、及X坐标检测用第2光强 度分布L2)(b相对于X坐标直线性变化的情况下应用。而且，本例中，在第1期间，将发光元 件12A射出的检测光La及发光元件12B射出的检测光Lb中的检测光Lb作为参照光利用， 在第2期间将检测光La作为参照光，利用检测光与参照光的差动。首先，如图6 (a)所示，在X坐标检测用第1期间及X坐标检测用第2期间中，将X 坐标检测用第1光强度分布与X坐标检测用第2光强度分布L2)(b形成为绝对值相 等、并在X轴方向上反向。在该状态下，如果光检测器30在X坐标检测用第1期间的检测 值LXa与光检测器30在X坐标检测用第2期间的检测值LXb相等，则可知对象物体Ob位 于X轴方向的中央。与此相对，当光检测器30在X坐标检测用第1期间的检测值LXa、与光检测器30 在X坐标检测用第2期间的检测值LXb不同时，调整对于发光元件12的控制量(驱动电 流)，以使检测值LXa、LXb相等，如图6 (b)所示，再次在X坐标检测用第1期间中形成X坐 标检测用第1光强度分布，在X坐标检测用第2期间中形成X坐标检测用第2光强度 分布L2)(b。结果，如果光检测器30在X坐标检测用第1期间的检测值LXa、与光检测器30 在X坐标检测用第2期间的检测值LXb相等，则能够根据X坐标检测用第1期间中的对于 发光元件12的控制量的调整量Δ LXa、与X坐标检测用第2期间中的对于发光元件12的控 制量的调整量Δ Λ之比或差值等，检测出对象物体Ob的X坐标。根据该方法，即便在检测光L2以外的环境光、例如外光中所含的红外成分入射到光检测器30的情况下，由于在进 行对于发光元件12的控制量的调整，以使检测值LXa、LXb相等时，环境光中所含的红外成 分的强度被抵消，所以环境光中所含的红外成分不会对检测精度造成影响。这样，当根据光检测器30中的检测结果，取得对象物体Ob的X轴方向的位置信息 时，可以采用例如使用微型处理单元(MPU)作为位置检测部50，通过由其执行规定的软件 (动作程序)来进行处理的构成。另外，如参照图5说明那样，还可以采用通过使用了逻辑 电路等硬件的信号处理部来进行处理的构成。(本方式的主要效果)如以上说明那样，在本方式的光学式位置检测装置10中，光源装置11从透过部件 40中与对象物体Ob所位于的第1面41侧相反侧的第2面42侧射出检测光L2，在第1面 41侧(检测区域10R)形成强度在第1面41的法线方向上变化的分离距离检测用光强度分 布L2Zab。而且，由光检测器30对被对象物体Ob反射后而透射到透光部件40的第2面42 侧的反射光L3进行检测。这里，由于分离距离检测用光强度分布L2Zab在距离透光部件40 的分离距离LZl与强度之间具有一定的关系，所以只要预先把握距离透光部件40的分离距 离与检测光的强度的关系，位置检测部50的分离距离检测部53便能根据光检测器30的受 光结果，检测出对象物体Ob与透光部件40的分离距离。因此，根据本方式，由于无需价格 昂贵的摄像元件、复杂且花费大量处理时间的图像处理，所以能够构成廉价且响应性优异 的光学式位置检测装置10。而且，由于当对象物体Ob与透光部件40接触时，不会引发检测光L2的边界反射， 所以光检测器30中的受光强度成大幅偏离分离距离检测用光强度分布L2Zab的值。因此， 位置检测部50的分离距离检测部53能够将由公共的光检测器30检测出的强度成为大幅 偏离分离距离检测用光强度分布L2Zab的值时，判定为对象物体Ob处于与透光部件40接 触的位置。并且，透光部件40的第1面41具有弹性及相对于对象物体Ob的吸附性。因此， 当对象物体Ob与透光部件40的第1面41接触时，透光部件40的第1面41发生变形而吸 附于对象物体Ob。从而，可明确地切换到成象物体Ob与透光部件40接近的状态、和对象物 体Ob与透光部件40接触的状态。因此，当对象物体Ob到达与透光部件40接触的最近位 置时，由光检测器30检测出的检测光的强度被急速切换。因此，位置检测部50的分离距离 检测部53能够正确地判定对象物体Ob与透光部件40接触的情况。而且，在本方式中，当对象物体Ob压入透光部件40的第1面41时，透光部件41 被压缩而厚度减薄。另外，传播特性因透光部件40的材质而变化。因此，位置检测部50的 下陷深度检测部56能够根据对象物体Ob压入透光部件40的第1面41时公共的光检测器 30的受光结果，检测出对象物体Ob的下陷深度LZ2(下陷量)。而且，由于透光部件40的 第1面41具备对于对象物体Ob的吸附性，所以当对象物体Ob按压透光部件40的第1面 41时，透光部件40的第1面41吸附于对象物体0b，对象物体Ob与第1面41的界面处于 稳定的状态。因此，由于对象物体Ob与第1面41的界面处的检测光的反射稳定，所以能够 以光学方式准确地检测出对象物体Ob相对于透光部件40的下陷深度LZ2 (相对位置)。并且，在本方式中，由于能够正确地判定对象物体Ob与透光部件40接触的情况， 所以能够以对象物体Ob与透光部件40接触的位置为基准，准确地检测出对象物体Ob的下
14陷深度LZ2、对象物体Ob的分离距离LZl。这里，由于透光部件40的第1面41由硅树脂或硅酮橡胶构成，所以可容易地实现 透光部件40的第1面41具有弹性及对于对象物体Ob的吸附性的构成。另外，在本方式的光学式位置检测装置10中，由于光源装置11的光源为发光元件 12(发光二极管)，所以能够紧凑且廉价地构成光源装置11。而且，由于光检测器30由光电 二极管或光电晶体管等受光元件构成，所以能够紧凑且廉价地构成光检测器30。并且，在本方式中，光源装置11形成在沿着第1面41的面内方向(X轴方向)强 度发生变化的面内位置检测用光强度分布(X坐标检测用光强度分布)。因此，使用公共的 光检测器30除了能够检测对象物体Ob与透光部件40的分离距离、以及对象物体Ob与透 光部件40的接触之外，还能够检测对象物体Ob的面内方向的位置(X坐标)。[实施方式2]实施方式1中，说明了在光学式位置检测装置10中，使用公共的光检测器30除了 检测对象物体Ob与透光部件40的分离距离、以及对象物体Ob与透光部件40的接触之外， 还检测对象物体Ob的面内方向的位置(X坐标)的例子，参照图7 10，对进一步检测对象 物体Ob的Tt坐标的例子进行说明。(整体构成)图7是示意表示本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置的主要部分的 说明图，图7(a)、(b)是表示光学式位置检测装置的构成要素的立体配置的说明图、以及光 学式位置检测装置的构成要素的平面配置的说明图。图8是表示本发明的实施方式2所涉 及的光学式位置检测装置的整体构成的说明图。其中，由于本方式的基本构成与实施方式 1相同，所以对于公共的部分标注同一符号并省略详细的说明。在图7及图8中，本方式的光学式位置检测装置10与实施方式1相同，也是对位于 片状或板状的透光部件40的第1面41侧的对象物体Ob与透光部件40的分离距离LZl (参 照图8)进行检测的光学式传感器装置，被作为后述的机械手装置中的触感传感器、触摸面 板而禾1J用°在进行该检测时，本方式的光学式位置检测置10具备沿XY平面朝向第1面的片 状或板状透光部件40、从透光部件40中与第1面41侧相反侧的第2面42侧射出检测光 L2的光源装置11、和对被对象物体Ob反射后透射到透光部件40的第2面42侧的反射光 L3进行检测的光检测器30。在本方式中，光源装置11具备4个位置检测用发光元件12 (发光元件12A 12B)， 该4个发光元件12A、12B在X轴方向及Y轴方向相互分离的位置上将发光面朝向透光部件 40。发光元件12 12D由LED (发光二极管)等构成，在本方式中，发光元件12A 12D释 放出由红外光构成的检测光Lh L2d作为发散光。光检测器30是将受光部31朝向透光部件40的光电二极管，光检测器30在透光 部件40的第2面42侧，被配置在配置有2个发光元件12A、12B的位置之间。而且，在本方式中与实施方式1相同，光源装置11也具备向光检测器30射出参照 光L2r的参照用发光元件12R。参照用发光元件12R与位置检测用发光元件12 (发光元件 12A 12D)相同，也由LED (发光二极管)等构成，发光元件12R释放出由红外光构成的参 照光L2r作为发散光。其中，在参照用发光元件12R上设置有遮光罩(未图示)，使得从参照发光元件12R射出的参照光L2r不射入到透光部件40的第1面41侧(检测区域10R)。在本方式中，图8所示的光源驱动部14具备驱动发光元件12的光源驱动电路 140、和借助光源驱动电路140对位置检测用发光元件12 (发光元件12A 12D)及参照用发 光元件12R各自点亮模式进行控制的光源控制部145。光源驱动电路140由对5个发光元 件12A 12D、12R分别进行驱动的光源驱动电路140a 140d、140r构成，光源控制部145 对光源驱动电路140a 140d、140r全部进行控制。光检测器30上电连接有位置检测部50，将光检测器30中的检测结果输出给位置 检测部50。在本方式中，位置检测部50具备具有放大器等的信号处理部55、X坐标检测 部51、Y坐标检测部52、分离距离检测部53 (Z坐标检测部)、接触判定部M及下陷深度检 测部56，光源驱动部14与位置检测部50联动动作，进行后述的位置检测。(位置检测的动作等)图9是在本发明的实施方式2所涉及的光学式位置检测装置10中，从各个发光元 件12射出的位置检测光的说明图。图10是表示在本发明的实施方式2所涉及的光学式位 置检测装置10中，由从发光元件12射出的位置检测光形成了坐标检测用强度分布的样子 的说明图。本方式的光学式位置检测装置10中，在透光部件40的第1面41侧设定了检测区 域10R，光源装置11的发光元件12A 12B形成以下说明的光强度分布。首先，检测区域IOR例如是四边形，4个发光元件12A 12D分别将中心光轴朝向 检测区域IOR的4个角部分IORa 10Rd。因此，当发光元件12A点亮时，如图9(a)所示， 形成以检测区域IOR的角部分IORa为中心的强度分布。另外，当发光元件12B点亮时，如 图9(b)所示，形成以检测区域IOR的角部分IORb为中心的强度分布。当发光元件12C点 亮时，如图9(c)所示，形成以检测区域IOR的角部分IORc为中心的强度分布。而当发光元 件12D点亮时，如图9(d)所示，形成以检测区域IOR的角部分IORd为中心的强度分布。因此，当发光元件12A、12D处于点亮状态、其他的发光元件12处于熄灭状态时，如 图10(a)所示，形成从X轴方向的一方侧Xl朝向另一方侧X2检测光的强度单调减少的X 坐标检测用第1光强度分布(第1坐标检测用强度分布/第1坐标检测用第1强度分 布)。本方式中，在X坐标检测用第1光强度分布中，检测光L2的强度从X轴方向的 一方侧Xl朝向另一方侧X2直线变化，且检测光L2的强度在Y轴方向上恒定。与此相对， 当发光元件12B、12C处于点亮状态、其他的发光元件12处于熄灭状态时，如图10(b)所示， 形成从X轴方向的另一方侧X2向一方侧Xl检测光的强度单调减少的X坐标检测用第2光 强度分布L2)(b (第1坐标检测用强度分布/第1坐标检测用第2强度分布)。本方式中，在 X坐标检测用第2光强度分布L2)(b中，检测光L2的强度从X轴方向的另一方侧X2向一方 侧Xl直线变化，且检测光L2的强度在Y轴方向上恒定。因此，本方式的光学式位置检测装 置10与实施方式1同样，X坐标检测部51也能够检测出对象物体Ob的X坐标。另外，当发光元件12A、12B处于点亮状态、其他的发光元件12处于熄灭状态时，如 图10(c)所示，形成从Y轴方向的一方侧Yl向另一方侧Y2检测光的强度单调减少的Y坐标 检测用第1光强度分布(第2坐标检测用强度分布/第2坐标检测用第1强度分布)。 本方式中，在Y坐标检测用第1光强度分布中，检测光L2的强度从Y轴方向的一方侧 Yl向另一方侧Y2直线性变化，且检测光L2的强度在X轴方向上恒定。与此相对，当发光元件12C及发光元件12D处于点亮状态、其他的发光元件12处于熄灭状态时，如图10(d)所 示，形成从Y轴方向的另一方侧Y2向一方侧Yl检测光的强度单调减少的Y坐标检测用第2 光强度分布(第2坐标检测用强度分布/第2坐标检测用第2强度分布)。本方式中， 在Y坐标检测用第2光强度分布L2%中，检测光L2的强度从Y轴方向的另一方侧Y2向一 方侧Yl直线变化，且检测光L2的强度在X轴方向上恒定。因此，在本方式的光学式位置检 测装置10中，Y坐标检测部52能够利用与实施方式1中检测出X坐标的方法相同的方法， 检测出对象物体Ob的Y坐标。并且，当4个发光元件12 (第1发光元件12A、发光元件12B、发光元件12C、发光 元件12D)全部点亮时，形成在实施方式1中参照图4进行了说明的分离距离检测用光强度 分布L2Zab。在该分离距离检测用光强度分布L2Zab中，强度沿着远离透光部件40的第1 面41的方向单调减少，该变化通过在检测区域IOR这一被限定的空间内控制光量分布，能 够直线性变化。而且，在分离距离检测用光强度分布L2Zab中，强度在X轴方向及Y轴方向 上恒定。因此，本方式的光学式位置检测装置10与实施方式1相同，也能够利用分离距离 检测用光强度分布L2Zab及光检测器30中的检测强度，检测出对象物体Ob与透光部件40 的分离距离LZl (Z坐标)。此时，与实施方式1相同，如果利用参照光L2r，则可以消除外光 的影响等。而且，在本方式中，透光部件40至少第1面41侧具备弹性，并且具备对于对象物 体Ob的吸附性。因此，在本方式中，也如图3(a)所示，当对象物体Ob与透光部件40的第 1面41接触时，瞬间成为透光部件40的第1面41吸附于对象物体Ob的状态。当发生这 样的吸附时，由于不引发边界反射，所以光检测器30中的受光强度如图4(a)中箭头Fl所 示，大幅偏离由分离位置检测用光强度分布L2Zab规定的关系，成为极低的值LZ0。因此， 接触判定部M能够将由光检测器30检测到的强度成为大幅偏离分离距离检测用光强度分 布L2Zab的值时，判定为对象物体Ob与透光部件40接触的位置。因此，位置检测部50的 分离距离检测部53起到与实施方式1同样的效果，即能够准确地判定对象物体Ob与透光 部件40接触的情况。并且，如图3(b)所示，当对象物体Ob压入透光部件40的第1面41时，透光部件 41被压缩而厚度减薄。而且，传播特性因透光部件40的材质而发生变化。因此，根据对象 物体Ob压入透光部件40的第1面41时的光检测器30中的受光结果，能够检测出对象物 体Ob的下陷深度LZ2(下陷量)。另外，由于透光部件40的第1面41具有相对于对象物 体Ob的吸附性，所以当对象物体Ob按压透光部件40的第1面41时，透光部件40的第1 面41吸附于对象物体0b，对象物体Ob与第1面41的界面处于稳定的状态。因此，由于对 象物体Ob与第1面41的界面处的检测光的反射稳定，所以能够起到与实施方式1同样的 效果，即准确地以光学检测出对象物体Ob相对于透光部件40的下陷深度LZ2 (相对位置)寸。[光学式位置检测装置10的利用例1]参照图11，对将应用了本发明的光学式位置检测装置10利用为触感传感器的机 械手装置进行说明。图11是将应用了本发明的光学式位置检测装置10作为触感传感器设 置于手装置的机械手臂的说明图，图11(a)、(b)是机械手臂整体的说明图、以及手装置的 说明图。
图11 (a)所示的机械手臂200是用于对数值控制工作机械等供给或取出工件、工 具等的装置，具备从基台290竖立的支柱220和臂210。在本方式中，臂210具备借助第 1关节260与支柱220的前端部连结的第1臂部230、和借助第2关节270与第1臂部230 的前端部连结的第2臂部M0。支柱220能够围绕与基台290垂直的轴线Hl旋转，第1臂 部230能够在支柱220的前端部基于第1关节沈0围绕水平的轴线H2旋转，第2臂部240 能够在第1臂部230的前端部基于第2关节270围绕水平的轴线H3旋转。在第2臂部240 的前端部连结有手装置400的手450，手450能够绕第2臂部240的轴线H4旋转。如图11(b)所示，手装置400具有具备多个把持爪410(把持件)的手450，手450 具备对多个把持爪410的爪根进行保持的圆盘状把持爪保持体420。在本方式中，手450具 备第1把持爪410A及第2把持爪410B作为多个把持爪410。2个把持爪410如箭头H5所 示，都能够向相互远离的方向及接近的方向移动。在如此构成的机械手臂200中，当把持对象物体Ob之际，支柱220、第1臂部230 及第2臂部240向规定方向旋转，在使手450接近对象物体Ob (工件)之后，2个把持爪410 向相互接近的方向移动，从而把持对象物体Ob。这里，把持对象物体Ob (工件)时与对象物体Ob接触的把持爪410的内面，由实 施方式1、2中说明的光学式位置检测装置10的透光部件40的第1面41构成。因此，在把 持爪410把持对象物体Ob时，光学式位置检测装置10检测出对象物体Ob与把持爪410的 相对位置，该位置检测结果被反馈到把持爪410的驱动控制部。因此，能够使把持爪410高 速接近对象物体0b，可实现工件把持动作的高速化。而且，在本方式的光学式位置检测装置10中，透光部件40的第1面41具备弹性， 且具备对于对象物体Ob的吸附性，能够准确判定对象物体Ob与透光部件40接触的情况。 另外，能够正确检测出对象物体Ob相对于透光部件40的下陷深度LZ2。因此，由于在手装 置400中能够准确把握把持爪410与对象物体Ob接触的瞬间，所以即便是容易损坏的对象 物体0b，也能够无损伤地把持对象物体Ob。即，在把持容易损坏的对象物体Ob时，能够恰 当地设定把持爪410的接触压。[光学式位置检测装置1的利用例2]参照图12，对将应用了本发明的光学式位置检测装置10使用为触摸面板的显示 装置进行说明。图12是示意地对将应用了本发明的光学式位置检测装置10作为触摸面板 进行设置的带位置检测功能的投影型显示装置的构成进行表示的说明图，图12(a)、(b)是 示意性地表示从斜上方观察带位置检测功能的投影型显示装置的主要部分的样子的说明 图、以及从横向观看的样子的说明图。图12(a)、(b)所示的带位置检测功能的投影型显示装置100具备液晶投影仪、或 被称为数字微镜器件的图像投影装置1200，该图像投影装置1200从设置在框体1250的前 面部1201的投影镜头1210，向屏幕部件1290放大投影图像显示光Li。本方式的带位置检测功能的投影型显示装置100具备以光学方式对设定在被投 影图像的前方空间(屏幕部件1290的前方)的检测区域IOR内的对象物体Ob的位置进行 检测的功能。在本方式的带位置检测功能的投影型显示装置100中，将该对象物体Ob的XY 坐标作为对被投影的图像的一部分等进行指定的输入信息来处理，并根据该输入信息进行 图像的切换等。
为了实现该位置检测功能，在本方式的带位置检测功能的投影型显示装置100 中，使用参照实施方式1、2进行说明的光学式位置检测装置10作为触摸面板，由光学式位 置检测装置10的透光部件40构成屏幕部件四0。因此，屏幕部件四0中可视认图像的屏幕 面，被作为由透光部件40的第1面41构成的输入面利用，在屏幕部件四0的背面侧(透光 部件40的第2面4 一侧，配置具备位置检测光用发光元件12的光源装置11、光检测器 30。在如此构成的带位置检测功能的投影型显示装置100中，当用手指等对象物体Ob 指示了屏幕部件290上显示的图像时，对象物体Ob的XY坐标被检测出，能够将该对象物体 Ob的位置作为输入信息进行处理。而且，当利用手指等对象物体Ob按压屏幕部件290时， 能够将该按压作为输入的确定、对显示图像的切换等进行的信息等而利用。
权利要求
1.一种光学式检测装置，其特征在于，具备 具有弹性的透光部；向上述透光部照射检测光的光源部； 朝向上述透光部具有受光灵敏度的光受光部；以及 根据上述光受光部的受光强度，检测对象物体的检测部。
2.根据权利要求1所述的光学式检测装置，其特征在于，在上述对象物体与上述透光部接触时，上述检测部根据上述光受光部的受光强度，检 测出上述透光部的弹性变位量。
3.根据权利要求2所述的光学式检测装置，其特征在于，上述光源部基于透过上述透光部的上述检测光，形成随着远离上述透光部强度逐渐减 少的第1光强度分布，上述检测部检测出与上述光受光部的受光强度及上述第1强度分布对应的上述对象 物体的位置。
4.根据权利要求3所述的光学式检测装置，其特征在于，上述检测部在上述光受光部的受光强度比上述第1光强度分布的强度低时，检测出上 述对象物体与上述透光部接触。
5.根据权利要求2 4中任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，上述透光部由 硅树脂或硅酮橡胶构成。
6.根据权利要求2 4中任意一项所述的光学式检测装置，其特征在于，上述光源部形 成强度在沿着上述透光部的表面的方向发生变化的第2光强度分布，上述检测部检测出与上述光受光部的受光强度及上述第2光强度分布对应的上述对 象物体的位置。
7.一种手装置，其特征在于，具备权利要求2 4中任意一项所述的光学式检测装置， 并具有把持上述对象物体的手，在该手中把持上述对象物体时与上述对象物体接触的面上具备上述透光部。
8.一种触摸面板，其特征在于，具备权利要求2 4中任意一项所述的光学式检测装置，并具有由上述透光部构成的输入面。
全文摘要
本发明提供光学式位置检测装置、手装置及触摸面板，能够以光学方式准确地检测出对象物体压入透光部件时的下陷深度。在光学式位置检测装置(10)中，光源装置(11)从透光部件(40)中与对象物体(Ob)位于的第1面(41)侧相反侧的第2面(42)侧射出检测光(L2)，利用光检测器(30)检测被对象物体(Ob)反射而透射到透光部件(40)的第2面(42)侧的反射光(L3)。透光部件(40)的第1面(41)具有弹性及相对于对象物体(Ob)的吸附性。因此，在位置检测装置(10)中，能够准确地检测出对象物体(Ob)与透光部件(40)接触的瞬间、以及对象物体(Ob)按压透光部件(40)时的下陷深度。
文档编号G01D5/34GK102096524SQ20101057057
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月26日 优先权日2009年12月1日
发明者中西大介 申请人:精工爱普生株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
